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Lithium-Ionen-Akkus werden nicht nur wegen ihrer Langlebigkeit und Wartungsfreiheit geschätzt. Besonders ihre vergleichsweise hohe Energiedichte bietet viele Vorteile. Was es damit auf sich hat und welchen Einfluss das in den Akkus verbaute Material auf die Energiedichte hat, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Die Bedeutung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus
Ein Akku mit hoher Energiedichte sorgt dafür, dass auch mit kompakten Maßen und geringem Gewicht, lange Leistung für den Hubwagen zur Verfügung steht. Eine hohe Energiedichte hat den Vorteil, dass eine große Menge Energie in einem Akku gespeichert werden kann, dessen Format dennoch kompakt ist. Dabei gilt:
Die Energiedichte gibt an wie viel Energie in einem bestimmten Volumen oder einer bestimmten Masse gespeichert werden kann. Je größer die Energiedichte eines Lithium-Ionen-Akkus ist, desto länger ist der beispielsweise damit angetriebene Elektro-Hochhubwagen auch für umfangreiche Hubaufgaben einsatzbereit.
Übersicht: Energiedichte verschiedener Lithium-Ionen-Akkus
Je nach Aufbau der Lithium-Ionen-Akkus erreichen sie verschiedene Energiedichten:
| Lithium-Akku-Typ | Energiedichte |
|---|---|
| Lithium-Cobaltdioxid-Akku | 110–160 Wh/kg |
| Lithium-Polymer-Akku | 100–150 Wh/kg |
| Lithium-Eisen-Phosphat-Akku | 80–140 Wh/kg |
| Lithium-Titanat-Akku | 90 Wh/kg |
Besonders im Bereich der Elektromobilität wird aktuell an der Energiedichte geforscht. Für zukünftige wiederaufladbare Lithium-Akkumulatoren wird erwartet, dass sie eine Energiedichte von über 400 Wh/kg auf Basis von Li-Schwefel erreichen, oder bis zu 800 Wh/l auf Basis von Li-Luft.
Volumetrische und gravimetrische Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus
Diese Größe, auf die die Energie verteilt wird, kann folgendermaßen unterschieden werden:
- räumlich
Die sogenannte volumetrische Energiedichte bezeichnet das Energiemaß in Joule pro Raumvolumen in Kubikmeter. Dabei gilt bei gleicher gespeicherter Energiemenge: Je größer die volumetrische Energiedichte, desto kleinere Maße hat der Akku.
- auf die Masse bezogen
Die gravimetrische Energiedichte gibt das Energiemaß in Joule pro Masse in Kilogramm an. Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus wird meist gravimetrisch, also als Kapazität pro Masse angegeben. Wie hoch die Energiedichte ist, hängt jeweils vom verwendeten Kathoden-Material ab. Meist wird hier z. B. Kobaltoxid verbaut (in Handys und Notebooks). Dieses bietet eine Energiedichte von bis zu 180 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg).zyklen und sind somit insgesamt langlebiger.
Bei regelmäßigem Gebrauch verschleißen Lithium-Ionen-Akkus zwangsläufig und mit jedem Lade-/Entladezyklus. Dadurch verlieren sie an Kapazität. Es gibt verschiedene Methoden, mit denen Sie die Akku-Kapazität messen können, um festzustellen, wie es um deren Haltbarkeit bestellt ist.
Coulomb-Wirkungsgrad
Der Coloumb-Wirkungsgrad bezeichnet die Effizienz, mit der die im Akku gespeicherte Energie wieder entnommen, also genutzt werden kann. Zusätzlich zu einer hohen Energiedichte haben moderne Akkus einen Couloumb-Wirkungsgrad von nahezu 100 Prozent: Fast der gesamte Strom, den Sie in einen Lithium-Ionen-Akku laden, kann wieder entnommen werden. Dementsprechend sind sie weitaus leistungsfähiger als Blei-Säure-Batterien, denn diese erreichen hier nur einen Wirkungsgrad von 65 Prozent.
Besonders leistungsstark bleiben die Energiespeicher, wenn Sie sie nicht nur richtig laden, sondern wenn Sie auch bei Nichtbenutzung Ihre Lithium-Ionen-Akkus richtig lagern beziehungsweise für den optimalen Lithium-Batterie-Transport vorbereiten. Insbesondere die sogenannte IP-Schutzart ist je nach Einsatzgebiet des akkubetriebenen Gerätes von großer Bedeutung. Irgendwann sind aber auch bestmöglich gepflegte Akkus verschlissen. Unbrauchbare Batterien müssen Sie ordnungsgemäß entsorgen, so schreibt es der Gesetzgeber für Gefahrgut und Gefahrstoff vor. Wie Sie Ihre alten Lithium-Ionen-Akkus entsorgen und recyceln, verrät Ihnen unser Ratgeber.
FAQ zur Energiedichte von Li-Ionen-Akkus
Die Energiedichte beschreibt, wie viel Energie in einem bestimmten Volumen oder einer bestimmten Masse gespeichert werden kann.
Energiedichte wird folgendermaßen unterteilt:
1. Gravimetrische Energiedichte: beschreibt, wie viel Energie pro Gewicht (Masse) der Batterie gespeichert werden kann.
2. Volumetrische Energiedichte: Die volumetrische Energiedichte beschreibt, wie viel Energie pro Volumen aus einer Batterie entnommen werden kann.
Der Coloumb-Wirkungsgrad bezeichnet die Effizienz, mit der die im Akku gespeicherte Energie wieder entnommen, also genutzt werden kann.
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